1.1 进程与内存知识点总结
1.1 进程与内存知识点总结
一、进程基础
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进程组成
- 由用户空间内存（指令、数据、堆栈）和内核私有状态组成。
- 内核通过**进程标识符（PID）**唯一标识每个进程。
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进程调度
- xv6采用分时复用机制，透明地在可用CPU间切换进程。
- 进程暂停时，内核保存其CPU寄存器，恢复时重新加载。
二、核心系统调用
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fork()
- 创建子进程，复制父进程的内存内容（指令、数据、堆栈）。
- 返回值：父进程返回子进程PID，子进程返回0；失败返回-1。
- 父子进程独立执行，修改一方变量不影响另一方。
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exit(int status)
- 终止当前进程，释放内存、文件等资源。
status为退出状态（通常0表示成功，1表示失败）。
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*wait(int status)
- 阻塞父进程，直到子进程退出或被终止。
- 返回子进程PID，并通过
*status获取退出状态；无子进程时返回-1。
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**exec(char file, char argv[])
- 用新程序替换当前进程的内存镜像。
file为可执行文件路径（如ELF格式），argv为命令行参数数组。- 成功后不返回，直接执行新程序；失败返回-1。
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sbrk(int n)
- 动态调整进程内存大小，返回新内存起始地址。
- 用于堆内存分配（如
malloc）。
三、进程交互逻辑
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父子进程关系
- 子进程初始内存与父进程完全相同，但后续独立修改。
fork后通常配合exec执行新程序，实现进程替换。
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资源释放
exit确保进程终止时释放所有资源，避免内存泄漏。wait回收子进程残留资源（僵尸进程处理）。
四、内存管理
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内存布局
- 用户空间包含指令、数据和堆栈，内核空间存储进程状态。
- 进程通过系统调用访问内核服务，切换用户态与内核态。
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内存分配
fork隐式分配子进程内存，exec为新程序分配内存。sbrk显式调整堆内存大小。
五、关键点
- 系统调用接口：进程通过系统调用（如
fork、exec）与内核交互，实现资源管理和进程控制。 - 内存隔离：硬件保护机制确保进程只能访问自身内存，提升安全性。
- 进程生命周期：
fork创建 →exec替换 →exit终止 →wait回收，形成完整闭环。
总结：1.1章节聚焦进程的创建、执行、终止及内存管理，核心系统调用fork、exit、wait、exec是理解Unix-like系统进程模型的基础。